JP4849588B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の出力トルクを前記目標トルクと一致させるように制御する内燃機関の制御装置に関する発明である。

内燃機関のトルク制御においては、アクセル開度等に応じて設定された目標トルク（要求トルク）が変化したときに、その目標トルクの変化が実際に出力トルクの変化として現れるまでには応答遅れがあり、その応答時間は、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転領域が変化することによって、吸気管圧力や吸気流速等の影響を受けて変化するという特性がある。

このような特性を考慮して、特許文献１（特開平１１−２２５１５号公報）に示すように、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて目標トルクを算出し、この目標トルクに対して、電子スロットルシステムの無駄時間及び応答遅れ分の遅れ補正と吸気充填遅れ分の遅れ補正を施すことで、実際の機関トルク変化に適合した機関トルクを算出するようにしたものがある。
特開平１１−２２５１５号公報（第２頁〜第３頁等）

しかし、上記特許文献１の技術で正確に機関トルクを推定できたとしても、エンジンのトルクを制御する各種のアプリケーション（例えば、アイドルスピードコントロール、クルーズ制御、トラクション制御等）では、エンジン運転領域に応じて実際のトルクの応答時間をパラメータとして用意する必要があり、しかも、フィードバックゲイン等の制御パラメータをその応答時間に応じて変更する仕組みがアプリケーションごとに必要となる。このため、開発工数が増加すると共にプログラムサイズが増大し、開発コストの増加やＣＰＵ演算負荷の増大という問題が発生していた。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、内燃機関を制御する各種のアプリケーションに対して、実際のトルクの応答時間のパラメータを共通化することができ、開発工数の削減とプログラムサイズの縮小の要求を満たすことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、自動車用ガソリンエンジンとして用いる内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、筒内に吸入する空気量を調整する吸入空気量調整手段を用いて前記内燃機関の出力トルクを調整する出力調整手段と、前記内燃機関の出力トルクを前記目標トルクと一致させるように前記出力調整手段を制御する出力制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、前記出力調整手段は、筒内に吸入する空気量を調整する吸入空気量調整手段を用いて前記内燃機関の出力トルクを調整し、前記出力制御手段は、前記目標トルクを目標吸入空気量に換算し、かつ、実測トルクまたは推定トルクを実測吸入空気量または推定吸入空気量に換算する手段と、前記目標吸入空気量に対して全運転領域で実現可能な吸入空気量に変換する１つの規範モデルを、吸気系が実現可能な応答時間を時定数として持つ１次遅れモデルにより設定して、該規範モデルの出力である吸入空気量と実測吸入空気量または推定吸入空気量が一致するように吸気系の応答遅れを補償する空気応答遅れ補償手段とを備え、前記空気応答遅れ補償手段によって前記規範モデルの出力である吸入空気量と前記実測吸入空気量または前記推定吸入空気量が一致するように前記吸気系の応答遅れを補償することで、前記目標トルクに対する実測トルクまたは推定トルクの応答性が一定または所定範囲以内となるように前記出力調整手段を制御するようにしたものである。本発明のように、目標トルクに対する実測トルクまたは推定トルクの応答性（応答時間）がほぼ一定となるように出力調整手段を制御すれば、内燃機関を制御する各種のアプリケーションに対して、実際のトルクの応答時間のパラメータを共通化することができ、開発工数の削減とプログラムサイズの縮小の要求を満たすことができる。

本発明は、請求項１のように、自動車用ガソリンエンジンに適用し、出力調整手段としては、筒内に吸入する空気量を調整する吸入空気量調整手段を用いるようにすると良い。吸入空気量調整手段を用いれば、出力トルクの調整を容易に行うことができる。
更に、請求項１に係る発明では、前記目標トルクを目標吸入空気量に換算し、かつ、実測トルクまたは推定トルクを実測吸入空気量または推定吸入空気量に換算し、吸気系が実現可能な応答時間を時定数として持つモデルであって、前記目標吸入空気量に対して全運転領域で実現可能な吸入空気量に変換する１つの規範モデルを用いて、該規範モデルの出力である吸入空気量と実測吸入空気量または推定吸入空気量が一致するように吸気系の応答遅れを空気応答遅れ補償手段により補償するようにしているため、目標トルクに対する実測トルクまたは推定トルクの応答性が一定または所定範囲以内となるように出力調整手段を制御することが可能となり、吸入空気量調整手段を用いて内燃機関の出力トルクを目標トルクと一致させる制御を容易に実行できると共に、空気応答遅れ補償手段によって規範モデルの出力と実際の吸入空気量とを精度良く一致させることが可能となる。

この場合、請求項２のように、出力トルクを調整する際に、スロットル開度、吸気弁リフト量、吸気弁開弁時間、ウエストゲートバルブ開度のいずれか１つまたは複数を調整するようにしても良い。スロットル開度、吸気弁リフト量、吸気弁開弁時間、ウエストゲートバルブ開度のいずれを用いても、出力トルクの調整を容易に行うことができる。

この場合、請求項１のように、規範モデルは、吸気系が実現可能な応答時間を時定数として持つ１次遅れモデルにより設定するようにすれば良い。このようにすれば、実際の吸気系に適合した規範モデルを設定することができ、規範モデルの出力と実際の吸入空気量とを精度良く一致させることが可能となる。

また、請求項３のように、前記空気応答遅れ補償手段は、電子スロットルシステムの応答遅れまたは吸気弁の応答遅れ及び吸気通路の容積による応答遅れを考慮したモデルの逆モデルによって構成するようにすると良い。このようにすれば、吸気系の主要な応答遅れを精度良く補償する空気応答遅れ補償モデル（空気応答遅れ補償手段）を構成することができる。

更に、請求項４のように、前記空気応答遅れ補償手段は、前記規範モデルの出力と実際の吸入空気量との偏差を小さくするように前記出力調整手段の指令値をフィードバック補正する手段を備えるようにしても良い。このようにすれば、規範モデルと実際の吸気応答モデルとが一致しない場合でも、フィードバック補正により、規範モデルの出力と実際の吸入空気量とを一致させることが可能となる。これにより、いかなる条件下においても、一定の応答性での吸入空気量を実現することができ、その結果、一定の応答性でのトルク出力を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。

本発明を自動車用吸気ポート噴射ガソリンエンジンに適用した実施例１を図１〜図１３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１０によって開度調節されるスロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

また、エンジン１１の吸気弁２８には、該吸気弁２８の開閉タイミング及び／又はリフト量を可変する可変吸気バルブ機構２９が設けられ、排気弁３０には、該排気弁３０の開閉タイミング及び／又はリフト量を可変する可変排気バルブ機構３１が設けられている。

一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比（又は酸素濃度）を検出する空燃比センサ２４が設けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が一定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。尚、アクセルペダル（図示せず）には、その踏み込み量を検出するアクセルセンサ３２が設けられている。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された後述の各ルーチンを実行することで、エンジン１１の出力トルクを目標トルクと一致させるように吸入空気量を制御する。

本実施例１では、図２に示すように、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）、クルーズコントロール、トラクションコントロール、自動変速機制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）、アンチロックブレーキシステム制御装置（ＡＢＳ−ＥＣＵ）等によって設定された各目標トルクの中から、アプリケーション選択手段４１によって最終的な目標トルクを選択し、この目標トルクに応じたアクチュエータ指令値（目標スロットル開度）を出力制御手段４２により演算してエンジン１１に出力し、エンジン１１の出力トルクを目標トルクと一致させるように吸入空気量を制御する。

出力制御手段４２は、図３に示すように、目標トルクを目標吸入空気量に換算し、この目標吸入空気量を空気応答遅れ補償手段４３によって応答遅れ補償することで目標スロットル開度を決定する。空気応答遅れ補償手段４３は、後述するように、電子スロットルシステムの応答遅れ、吸気弁２８の応答遅れ及び吸気通路の容積による応答遅れを考慮したモデルの逆モデル（吸気系モデルの逆モデルとスロットルモデルの逆モデル）によって構成されている。

これらアプリケーション選択手段４１、出力制御手段４２及び空気応答遅れ補償手段４３の機能は、ＥＣＵ２７によって実現される。ＥＣＵ２７は、エンジン運転中にアクセルセンサ３２で検出したアクセル開度Ａp 等に応じて目標スロットル開度θt （目標トルク）を決定するが、その目標スロットル開度θt によって実際にシリンダー内に吸入される空気の応答遅れは、エンジン回転速度Ｎe や負荷などによって異なる。

そこで、ＥＣＵ２７は、アクセル開度Ａp 等から目標吸入空気量Ｍt を算出し、その目標吸入空気量Ｍt を実現するための目標スロットル開度θt を、目標スロットル開度の変化による吸入空気量の応答モデルの逆モデル（吸気系モデルの逆モデルとスロットルモデルの逆モデル）を用いて演算し、この目標スロットル開度θt をスロットルバルブ１５のモータ１０に指令する。これにより、エンジン回転速度や負荷に拘らず、常に目標吸入空気量Ｍt と同じ応答性で空気がシリンダー内に吸入されるようになる。

図４に示すように、従来の制御では、低負荷域でスロットル開度の変化に対する空気の応答遅れが大きくなるため、目標トルク（目標吸入空気量）と実トルク（実吸入空気量）とのずれが大きくなり、エンジン回転速度が一時的に落ち込む現象が発生するが、本実施例１の制御では、目標吸入空気量に対して全運転領域で実現可能な規範モデルと、目標スロットル開度の変化による吸入空気量の応答モデルの逆モデル（吸気系モデルの逆モデルとスロットルモデルの逆モデル）を用いてスロットル開度θt を演算することで、エンジン回転速度や負荷に拘らず、常に目標吸入空気量Ｍt と同じ応答性で空気がシリンダー内に吸入されるようになり、低負荷域でも、目標トルク（目標吸入空気量Ｍt ）と実トルク（実吸入空気量）とのずれが小さくなって、エンジン回転速度の落ち込みが抑えられる。

この場合、目標吸入空気量Ｍt は、規範モデルによって全運転領域で実現可能な吸入空気量に変換される。この規範モデルの出力Ｍo が実際にエンジン１１のシリンダー内に吸入される空気量となる。この規範モデルは、図５に示すように、吸気系が実現可能な応答時間を時定数Ｔf として持つ一次遅れモデルで表され、この規範モデルの時定数Ｔf が吸気系の応答時間を決定するパラメータとなる。

この規範モデルの出力Ｍo は、図５に示すように、まず吸気系モデルの逆モデルＧa(s)によってスロットル開口面積Ａt に変換され、更にスロットルモデルの逆モデルＧθ(s) によって目標スロットル開度θt に変換される。これら２つの逆モデルＧa(s)，Ｇθ(s) の構成を図６、図７のブロック線図を用いて説明する。これらのブロック線図は、後述する図８〜図１３の各ルーチンを制御パラメータの流れとして図示したものである。

空気系モデルの逆モデルＧa(s)は、図６に示すように、まず吸気管圧力Ｐm と吸入空気量とが直線関係にあることに着目して、目標吸入空気量Ｍo を実現するために必要な吸気管圧力Ｐm を求める。ここで、吸気管圧力と吸入空気量との直線関係はエンジン回転速度Ｎe によって変化するため、この吸気管圧力Ｐm は、エンジン回転速度Ｎe と目標吸入空気量Ｍo の２次元マップによって算出される。次に、この吸気管圧力Ｐm を実現するために必要なスロットル通過空気量Ｍi を求める。一般に、吸気管圧力Ｐm とスロットル通過空気量Ｍi との間には次の関係が成り立つ。

ここで、κは吸気比熱比、Ｒは吸気気体定数、Ｔmpは吸気温度である。上記（１）式から、吸気管圧力Ｐm を実現するスロットル通過空気量Ｍi は、次式で表される。

ここで、吸気管圧力Ｐm の微分値（ｄＰm ／ｄｔ）は、吸気管圧力の今回値Ｐm と前回値Ｐold との差分（Ｐm −Ｐold ）を用いれば良い。また、スロットル通過空気量Ｍi はスロットル開口面積Ａt によって次式のように表される。

ここで、μは流量適合係数、Ｐa は大気圧であり、φは、吸気管圧力Ｐm と大気圧Ｐa との比（Ｐm ／Ｐa ）によって定まる流量係数である。上記（３）式からスロットル通過空気量Ｍi を実現するために必要なスロットル開口面積Ａt を求めることができる。以上の方法で、規範モデル出力（＝目標吸入空気量）Ｍo を実現するために必要なスロットル開口面積Ａt が決定される。

一方、スロットルモデルの逆モデルＧθ(s) は、図７に示すように、前記スロットル開口面積Ａt を実現するために必要な目標スロットル開度θt を求める。スロットル開口面積Ａt とそのときのスロットル開度θu との関係は非線形であり、スロットル開度θu をパラメータとする１次元マップにより目標スロットル開度θt を求める。

スロットルバルブ１５を駆動するために目標スロットル開度θt の信号をモータ１０の駆動回路に与えた場合、実際にモータ１０が回転してスロットルバルブ１５を駆動し、実際のスロットル開度θu が目標スロットル開度θt に到達するまでには応答遅れが生じる。従って、目標スロットル開度θt と実スロットル開度θu との間には次式の関係が成立する。

ここで、Ｔθはスロットル開度の応答遅れ時定数であり、この一次遅れモデルの逆モデル、すなわち一次進みモデルを用いることによって、スロットル開口面積Ａt を実現するための目標スロットル開度θt を求めることができる。

これら２つの逆モデルＧa(s)とＧθ(s) が実際のエンジン１１の吸気系モデルとスロットルモデルの完全な逆モデルであれば、実際にエンジン１１に吸入される空気量Ｍa は規範モデル出力Ｍo と完全に一致するが、そうでない場合でも、後述する実施例２（図１４参照）のように、規範モデル出力Ｍo と実際の吸入空気量Ｍa との偏差を小さくするように目標スロットル開度θt をフィードバック補正する機能を持たせれば、実際の吸入空気量Ｍa と規範モデル出力Ｍo とをほぼ一致させることができる。

以上説明した本実施例１のエンジン制御は、ＥＣＵ２７によって図８〜図１３の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
図８の出力制御ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、現在のエンジン回転速度Ｎe と目標トルクＴＲＱt に応じた目標吸入空気量Ｍt を２次元マップにより算出する。この後、ステップ１０２に進み、図９の空気応答遅れ補償ルーチンを実行して、次のようにして目標吸入空気量Ｍt から目標スロットル開度θt を算出する。

図９の空気応答遅れ補償ルーチンでは、まずステップ１１１で、前回の規範モデル出力Ｍo をＭold としてＲＡＭに記憶する。この後、ステップ１１２に進み、後述する図１２の一次遅れルーチンを用いて目標吸入空気量Ｍt を時定数Ｔf で一次遅れ処理することで、今回の規範モデル出力Ｍo を求める。

この後、ステップ１１３に進み、後述する図１０の吸気系モデル逆モデルルーチンを実行することで、今回の規範モデル出力Ｍo とエンジン回転速度Ｎe とからスロットル開口面積Ａt を算出する。この後、ステップ１１４に進み、後述する図１１のスロットルモデル逆モデルルーチンを実行することで、スロットル開口面積Ａt を実現するための目標スロットル開度θt を算出する。

上記図９のステップ１１３で、図１０の吸気系モデル逆モデルルーチンが起動されると、まずステップ１２１で、前回の吸気管圧力Ｐm をＰold としてＲＡＭに記憶する。この後、ステップ１２２に進み、現在の規範モデル出力Ｍo とエンジン回転速度Ｎe に応じた吸気管圧力Ｐm を２次元マップにより算出する。この後、ステップ１２３に進み、吸気管圧力の今回値Ｐm と前回値Ｐold の差分ｄＰm （＝Ｐm −Ｐold ）を算出する。

この後、ステップ１２４に進み、前記（２）式を用いて、スロットル通過空気量Ｍi を算出した後、ステップ１２５に進み、吸気管圧力Ｐm と大気圧Ｐa の比（Ｐm ／Ｐa ）に応じた流量係数φを１次元マップにより算出する。そして、次のステップ１２６で、次式を用いて、スロットル通過空気量Ｍi を実現するために必要なスロットル開口面積Ａt を算出する。

上式は、前記（３）式から導き出される。
一方、上記図９のステップ１１４で、図１１のスロットルモデル逆モデルルーチンが起動されると、まずステップ１３１で、前回のスロットル開度θu をθuoとしてＲＡＭに記憶し、次のステップ１３２で、前回の目標スロットル開度θt をθtoとしてＲＡＭに記憶する。この後、ステップ１３３に進み、スロットル開口面積Ａt を１次元マップにより実スロットル開度θu に変換した後、ステップ１３４に進み、後述する図１３の一次進みルーチンを用いて、実スロットル開度θu を一次進み処理することで、スロットル開口面積Ａt を実現するための目標スロットル開度θt を求める。

図１２の一次遅れルーチンは、図９のステップ１１２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ１４１で、次式により規範モデル出力Ｍo を算出する。

この後、ステップ１４２に進み、この規範モデル出力Ｍo をＭold としてＲＡＭに記憶して本ルーチンを終了する。
図１３の一次進みルーチンは、図１１のステップ１３４で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ１５１で、次式により目標スロットル開度θt を算出する。

この後、ステップ１５２に進み、実スロットル開度θu をθuoとしてＲＡＭに記憶し、次のステップ１５３で、目標スロットル開度θt をθtoとしてＲＡＭに記憶して本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例１によれば、目標吸入空気量Ｍt に対して全運転領域で実現可能な規範モデルを設定し、該規範モデルの出力Ｍo を吸気系モデルの逆モデルＧa(s)によってスロットル開口面積Ａt に変換し、更にこれをスロットルモデルの逆モデルＧθ(s) によって目標スロットル開度θt に変換するようにしたので、目標トルクに対する実測トルクまたは推定トルクの応答性（応答時間）がほぼ一定（すなわち一定または所定範囲以内）となるように制御することができて、エンジン１１を制御する各種のアプリケーションに対して、実際のトルクの応答時間のパラメータを共通化することができ、開発工数の削減とプログラムサイズの縮小の要求を満たすことができる。

上記実施例１において、吸気系モデルの逆モデルＧa(s)とスロットルモデルの逆モデルＧθ(s) が実際のエンジン１１の吸気系モデルとスロットルモデルの完全な逆モデルであれば、実際にエンジン１１に吸入される実吸入空気量Ｍa は規範モデルの出力Ｍo と完全に一致するが、実吸入空気量Ｍa と規範モデル出力Ｍo とのずれが無視できない場合は、図１４及び図１５に示す本発明の実施例２のように、空気応答遅れ補償手段４３に、規範モデル出力Ｍo と実吸入空気量Ｍa との偏差を小さくするように目標スロットル開度θt をフィードバック補正する機能を持たせるようにすれば良い。

この目標スロットル開度θt のフィードバック補正機能は、図１５の空気応答遅れ補償ルーチンによって実現され、比例フィードバックゲインＫp と微分フィードバックゲインＫd とを用いて、ＰＤ制御によって目標スロットル開度θt を次のようにしてフィードバック補正する。

図１５の空気応答遅れ補償ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、前回の規範モデル出力Ｍo をＭold としてＲＡＭに記憶する。この後、ステップ２０２に進み、図１２の一次遅れルーチンを用いて目標吸入空気量Ｍt を時定数Ｔf で一次遅れ処理することで、今回の規範モデル出力Ｍo を求める。

この後、ステップ２０３に進み、前回の規範モデル出力と実吸入空気量との偏差ｅＭをｅＭo としてＲＡＭに記憶した後、ステップ２０４に進み、今回の規範モデル出力Ｍo と実吸入空気量Ｍa との偏差ｅＭ（＝Ｍo −Ｍa ）を算出する。この後、ステップ２０５に進み、比例フィードバックゲインＫp と微分フィードバックゲインＫd とを用いて、次式により、目標スロットル開度に対するフィードバック補正量θfbを算出する。
θfb＝Ｋp ・ｅＭ＋Ｋd ・（ｅＭ−ｅＭo ）

そして、次のステップ２０６で、図１０の吸気系モデル逆モデルルーチンを実行することで、今回の規範モデル出力Ｍo とエンジン回転速度Ｎe とからスロットル開口面積Ａt を算出する。この後、ステップ２０７に進み、図１１のスロットルモデル逆モデルルーチンを実行することで、スロットル開口面積Ａt を実現するための目標スロットル開度ベース値Ｇθ（Ａｔ）を算出すると共に、この目標スロットル開度ベース値Ｇθ（Ａｔ）にフィードバック補正量θfbを加算することで最終的な目標スロットル開度θt を求める。
θt ＝Ｇθ（Ａｔ）＋θfb

以上説明した本実施例２では、吸気系モデルの逆モデルＧa(s)とスロットルモデルの逆モデルＧθ(s) が実際のエンジン１１の吸気系モデルとスロットルモデルの完全な逆モデルでない場合（実吸入空気量Ｍa と規範モデルの出力Ｍo とが一致しない場合）でも、フィードバック補正機能によって実吸入空気量Ｍa と規範モデルの出力Ｍo とをほぼ一致させるように制御することができ、いかなる条件下においても、一定の応答性での吸入空気量を実現することができる。

尚、上記実施例１，２では、エンジン出力トルクを目標トルクと一致させる出力調整手段４２として、スロットル開度を調整する電子スロットルシステムを用いるようにしたが、これ以外の吸入空気量調整手段（例えば吸気弁リフト量、吸気弁開弁時間、ウエストゲートバルブ開度）を用いるようにしても良く、また、複数の吸入空気量調整手段を用いてエンジン出力トルクを目標トルクと一致させるようにしても良い。

その他、本発明は、図１のような吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンにも適用して実施できる。本発明を筒内噴射エンジンに適用する場合、均質燃焼運転時には吸入空気量調整手段を用いてエンジン出力トルクを制御すれば良いが、成層燃焼運転時には燃料噴射量を調整することで目標トルクに対する実測トルクまたは推定トルクの応答性がほぼ一定となるように制御すれば良い。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システムを示す概略構成図である。 車両制御システムの概要を示すブロック線図である。 出力制御手段の機能を説明するブロック線図である。 従来と実施例１のトルク制御の応答性を対比して説明する図である。 実施例１の空気応答遅れ補償手段の機能を説明するブロック線図である。 吸気系モデルの逆モデルＧa(s)を説明するブロック線図である。 スロットルモデルの逆モデルＧθ(s) を説明するブロック線図である。 出力制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の空気応答遅れ補償ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 吸気系モデル逆モデルルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 スロットルモデル逆モデルルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 一次遅れルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 一次進みルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の空気応答遅れ補償手段の機能を説明するブロック線図である。 実施例２の空気応答遅れ補償ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０…モータ、１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、１８…吸気管圧力センサ、１９…吸気マニホールド、２０…燃料噴射弁、２２…排気管、２３…触媒、２４…空燃比センサ、２７…ＥＣＵ（出力制御手段，空気応答遅れ補償手段）、３２…アクセルセンサ、４１…アプリケーション選択手段、４２…出力制御手段、４３…空気応答遅れ補償手段

Claims (4)

1. 自動車用ガソリンエンジンとして用いる内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、筒内に吸入する空気量を調整する吸入空気量調整手段を用いて前記内燃機関の出力トルクを調整する出力調整手段と、前記内燃機関の出力トルクを前記目標トルクと一致させるように前記出力調整手段を制御する出力制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
   前記出力制御手段は、前記目標トルクを目標吸入空気量に換算し、かつ、実測トルクまたは推定トルクを実測吸入空気量または推定吸入空気量に換算する手段と、前記目標吸入空気量に対して全運転領域で実現可能な吸入空気量に変換する１つの規範モデルを、吸気系が実現可能な応答時間を時定数として持つ１次遅れモデルにより設定して、該規範モデルの出力である吸入空気量と前記実測吸入空気量または前記推定吸入空気量が一致するように吸気系の応答遅れを補償する空気応答遅れ補償手段とを備え、
   前記出力制御手段は、前記空気応答遅れ補償手段によって前記規範モデルの出力である吸入空気量と前記実測吸入空気量または前記推定吸入空気量が一致するように前記吸気系の応答遅れを補償することで、前記目標トルクに対する実測トルクまたは推定トルクの応答性が一定または所定範囲以内となるように前記出力調整手段を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記出力調整手段は、前記吸入空気量調整手段によって、スロットル開度、吸気弁リフト量、吸気弁開弁時間、ウエストゲートバルブ開度のいずれか１つまたは複数を調整することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記空気応答遅れ補償手段は、電子スロットルシステムの応答遅れまたは吸気弁の応答遅れ及び吸気通路の容積による応答遅れを考慮したモデルの逆モデルによって構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記空気応答遅れ補償手段は、前記規範モデルの出力と実際の吸入空気量との偏差を小さくするように前記出力調整手段の指令値をフィードバック補正する手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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